DE1910507A1

DE1910507A1 - Spindelpresse

Info

Publication number: DE1910507A1
Application number: DE19691910507
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl-Ing Dischler
Original assignee: Becorit Grubenausbau GmbH
Current assignee: Becorit Grubenausbau GmbH
Priority date: 1969-03-01
Filing date: 1969-03-01
Publication date: 1971-06-16
Also published as: FR2033110A5; DE1910507B2; GB1252857A; US3654799A

Description

PATENTANWALT BODE · 4033 HÖSEL · POSTFACH · TELEFON 02102-61701 · TELEX 8585166

B 1 - 6Θ0 II/Av.

ΒΕ00ΗΙΪ GRUBENAUSBAU GMBH 435 Recklinghausen<, Werkstattenstr. 7--.13

Spindelpresse

Die Erfindung betrifft eine Spindelpresse, deren Spindel und Spindelmutter in axialer Richtung gegeneinander relativ verschiebbar sind, wobei entweder die Spindel oder die Spindelmutter in axialer Richtung unbeweglich gelagert sind, während die in axialer Richtung bewegliche Spindelmutter bzw_o Spindel mit einem in axialer Richtung geführten Oberwerkzeugträger verbunden sind_ö

Bei den bekannten Spindelpressen ist in der Regel die Spindel mit einem Schwungrad verbunden _v das während des Arbeitshubes in schnelle Drehbewegung versetzt wird und dadurch Rotationsenergie speicherte Beim Auftreffen des Oberwerkzeuges auf das Werkstück w>lrd die Drehbewegung des Schwungrades verzögert ₉ wobei die im Schwungrad gespeichert te Rotationsenergie über das Spindelgetriebe in Translationsenergie umgesetzt wird,,

Alle bisher bekannten Spindelpressen erzeugen beim Auftreffen des Oberwerkzeuges auf das Werkstück infolge der Verzögerung der Drehbewegung des Schwungrades gleichzeitig einen starken Drehstoß₉ der über die Führungen der längsgeführten Seile des Spindelgetriebes auf das Gehäuse

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bzw. den Rahmen der Spindelpresse übertragen wird. Die Größe dieses Drehstoßes hängt vom Massenverhältnis zwischen dem Schwungrad und den übrigen sich nicht dre-» henden Teilen des Spindelgetriebes, von der Zeitspanne der Verzögerung und von dem auf das Schwungrad aufgebrachten Drehimpuls ab. Da der auftretende Drehstoß in der Regel sehr stark ist» werden die !Führungen der längs verschiebbaren Seile der Spindelpresse} das Gehäuse» der Rahmen uswo bei jedem Arbeitshub stark belastet, was insbesondere bei Dauerbetrieb zu Dauerbrüchen führen kann.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung» die Spindelpresse der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß dieser Drehstoß nicht auftritt, bzw₀ vollständig kompensiert wird«,

Gegenstand der Erfindung ist eine Spindelpresse, deren Spindel und Spindelmutter in axialer Richtung gegeneinander relativ verschiebbar aind» wobei entweder die Spindel oder die Spindelmutter in axialer Richtung unbeweglich gelagert sind, während die in axialer Richtung bewegliche Spindelmutter bsw» Spindel mit einem in axialer Richtung geführten Oberwerkseugträger verbunden sind,, wobei sich diese Spindelpresse dadurch kennzeichnet_s daß sowohl die Spindel als auch die Spindelmutter drehbar gelagert sind. Zweckmäßig sind dabei sum Antrieb der Spindelpresse entweder die Spindel oder die Spindeliautter durch eine in axialer Richtung v/irkende Kraft beaufschlagbar_e

Durch die drehbare lagerung sowohl der Spindel als auch der Spindelmutter können bei jedem Arbeitshub, das heißt

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wenn auf die längs verschiebbare Spindel bzw. Spindelmutter eine in axialer Richtung wirkende Kraft ausgeübt wird, sowohl die Spindel als auoL die Spindelmutter eine Drehbewegung ausführen. Säbel sind die beiden Drehrichtungen einander entgegengesetzt. Beim Auf treffen des Oberwerkzeuges auf dem Werkstück wird die in axialer Richtung erfolgende Relatiwerschiebung zwischen Spindel und Spindelmutter abgebremst, wobei gleichzeitig eine Verzögerung der Drehbewegung der Spindel als auch der Spindelmutter auftritt· Hierbei wird sowohl die in der Spindel als auch die in der Spindelmutter gespeicherte Rotationsenergie in Translationeenergie umgesetzt» die als Verformungsarbeit vom Werkstück aufgenommen wird. Die Drehetöße, die bei der Verzögerung der Drehbewegung der Spindel einerseits und der Spindelmutter andererseits auftreten, sind gleich groß und kompensieren einander, weil sie entgegengesetzt gerichtet sind. Das MassenträgheitBmoment der Spindel und der damit verbundenen Schwungscheibe einerseits und der Spindelmutter andererseits braucht nicht gleich groß zu sein, da der bei der Verzögerung der Drehbewegung erzeugte Drehstoß der Winkelgeschwindigkeit direkt proportional 1st und die Winkelgeschwindigkeiten der Spindel einerseits und der Spindelmutter ariäererseits sich während des Arbeitshubes auf ein Verhältnis zueinander einstellen, das dem umgekehrten Verhältnis der beiden Trägheitseomentβ entspricht. Trotzdem sollten die Trägheitsmomente der Spindel und des damit verbundenen Schwungrades einerseits und der Spindelmutter andererseits nach Möglichkeit in etwa gleich groß sein, um in beiden eine gleichgroße Rotationsenergie speichern zu können.

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Vorzugsweise ist entweder die Spindel oder die Spindelmutter mit dem in axialer Richtung beweglichen Kolben eines Druoknittelsylindere verbunden. Hierdurch ist es auf . besonders einfache Weise möglich, die längsbewegung der Spindel bzw· der Spindelmutter herbeizuführen« Zweckmäßig ist der Kolben beidseitig mit Druckmittel beaufschlagbar, um nach dem erfolgten Arbeitehub den Kolben und die damit -verbundenen längs verschiebbaren Teile wieder in ihre Ausgangsstellung zurückbringen zu können« Vorzugsweise ist der Druckmittelzylinder als Druckluftzylinder ausgebildet· Die Verwendung von.Druckluft als Druckmittel hat den Vorteil» das sehr schnelle Kolbenbewegungen ausgeführt werden können, ohne daß in dem angeschlossenen Druckversorgungssystem unangenehme Drucketößte auftreten, wie dies Z₀B₀ bei einem Hydraulikzylinder der Fall wäre. Weiterhin können der Druckluft ohne weiteres Schmiermittel zugesetzt werden. Außerdem kann die Druckluft In die Atmosphäre abgeblasen werden, so daß sich ein Rückleltungssystem für das Druckmittel erübrigt.

Bei einer besonders bevorzugten Aueführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß der Oberwerkzeugträger gleichzeitig als Kolben ausgebildet ist und dichtend in einem als Druckmittelzylinder dienenden Teil des lylinderförmigen Gehäuses der Spindelpresse längs vorschiebbar 1st.

Durch die gleichzeitige Verwendung des Oberwerkzeugträgers als Kolben werden zusätzliche längebewegliche !Feile der Presse eingespart. Dadurch, daß ein Teil des zylinderförmigen Gehäuses der Spindelpresse gleichzeitig als Druckmitteleylinder verwendet wird, ergibt sich eine be-

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sonders kompakte Bauform des Pressenoberteiles, der den Einbau des Pressenoberteilee in die unterschiedlichsten Bearbeitungsmaschinen erlaubt» ohne daß der konstruktive Aufbau des Pressenoberteiles verändert zu werden braucht » Hierdurch ergeben sich Vorteile insbesondere im Hinblick auf eine Großserienfertigung der Pressenoberteile.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Spindelpresse ist weiterhin vorgesehen, daß die Spindelmutter innerhalb des kolbenförmig ausgebildeten oberen Abschnittes des Oberwerkzeugträgers angeordnet ist, der außerdem über einen Teil seiner Länge mit einer axial verlaufenden Bohrung versehen ist, die zur Aufnahme der in axialer Richtung unbeweglich gelagerten Spindel dient« Hierdurch wird die gesamte Baulänge des Spinde3.pressenoberteiies in vorteilhafter Weise verkürzt.

Zwei beispielsweise Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben, in der

Pig« 1 die Spindelpresse. in einer ersten Ausführungsform, bei der die Spindel in axialer Richtung unbeweglich gelagert, und

noberteil

Fig. 2 den Spindelpresse/ in einer zweiten Ausführungsform zeigt, bei der die Spindelmutter in axialer Richtung unbeweglich gelagert ist.

Bei dem in Fig_o 1 dargestellten Pressenoberteil ist das zylinderfö'rmige Gehäuse mit dem Bezugszeichen 1 versehen.

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In dem Gehäuse 1 1st die Spindel 2 und die Spindelmutter angeordnet«, Die Spindel 2 ist an ihrem äußeren Umfang mit einem steilen Gewinde versehen, das in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Dieses Gewinde greift in ein entsprechendes Gewinde an der Innenwandung der Bohrung der Spindelmutter 3 ein. Die Spindel 2 ist oben mit einer Schwungscheibe 4 versehen, die in einer Lagerungsvorriehtung 5 drehbar jedoch in axialer Richtung nicht verschiebbar gelagert ist.

Im unteren Abschnitt des zylinderförmigen Gehäuses 1 ist der Oberwerkzeugträger 6 angeordnet, der zylindrisch ausgebildet ist und am Austritt an dem zylinderförmigen Gehäuse 1 in einer Gleitführung 7 längsverschiebbar geführt ist. In der Gleitführung 7 ist weiterhin ein Dichtring 8 vorgesehen, der zum Abdichten des Innenraumes des sylimdrlachen Gehäuses 1 dient. Der Oberwerkzeugträger 6 ist in seinem mittleren Längenbereich außerdem mit einer oder mehreren Gleitfedern 9 versehen, die in Längsnuten 10 verschiebbar sind, die am inneren Umfang des zylindrischen Gehäuses 1 angeordnet sind und deren Länge der Länge des Arbeitshubes entspricht. Die Gleitfedern 9 und Hüten 10 dienen als Drehsicherung für den Oberwerkzeugträger S„

An seinem oberen Ende ist der Oberwerkzeugträger 6 als Kolben 11 ausgebildet, der dichtend in einem als Druckmittelzylinder dienenden Abschnitt 12 des gylinderfönsigen Gehäuses 1 geführt ist_o In dem als Kolben 11 ausgebildeten oberen Ende des Werkzeugträgers 6 ist die Spindelmntter 3 drehbar gelagert, und zwar so, daß sia relativ sum Ofoei»- werkzeugträger 6 in axialer RichtUBg unbeweglich ist«. Mt

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dem Oberwerkzeugträger 6 zusammen ist die Spindelmutter jedoch relativ zum Gehäuse 1 und zur Spindel 2 in axialer Richtung verschiebbar.

oberen! Ende des zylindrischen Gehäuses 1 ist ein ebenfalls zylindrisch ausgebildeter Druckluftspeicherraum 13 angeordnet. Dieser Speicherraum 13 steht über ein Steuerventil 14 mit dem Raum des Gehäuses 1 in Verbin dung, in dem das Schwungrad 4 gelagert ist. Dieser Raum wiederum ist mit dem Ringraum oberhalb des Kolbens 11 druckmittelleitend verbunden. Die Druckmittelzufuhr zur Beaufschlagung des Kolbens 11 erfolgt deswegen über den die Lagervorrichtung 5 des Schwungrades 4 enthaltenden Raum des Gehäuses 1, um eine kontinuierliche Schmierung dieser Lagervorrichtung 5 durch Schmiermittel zu ermöglichen, die der Druckluft zugesetzt werden. An den Ring« raum zwischen dem Oberwerkzeugträger 6 und dem Gehäuse 1 ist eine weibere Druckluftleitung 15 angeschlossen, über die die untere Ringfläche des Kolbens 11 mit Druckluft beaufschlagbar ist, wenn der Kolben 11 nach den Arbeitshub in seine Ausgangsstellung verfahren werden soll.

Die in. Fig. 1 dargestellte Presse arbeitet wie folgt:

Zunächst wird durch eine entsprechende Einstellung des Steuerventile 14 der Kolben 11 von oben mit Druckluft

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beaufschlagt. Hierdurch wird der Kolben 11 in dem als Druckmittelzylinder dienenden Abschnitt 12 des Gehäuses 1 herab,gedrUokt» so daß in axialer Richtung eine Relativverschiebung zwischen der Spindel 2 und der Splndelmutter 3 auftritt. Infolge des Gewindes werden hierbei sowohl die Splndelmutter 3 als auch die Spindel 2 mit dem daran befestigten Schwungrad 4 in Drehbewegung versetzt, und zwar in entgegengesetzten Drehrichtungen. Die Drehgeschwindigkeit en von Spindelmutter 3 und Spindel 2 verhalten sich dabei umgekehrt, wie deren Trägheitsmomente« Sowohl In der Spindel 2 als auch In der Spindelmutter 3 wird bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 11 Rotationsenergie gespeichert.

Beim Auf treffen des Oberwerkzeuges auf dem Werkstück wird die Längsbewegung des Oberwerkzeugträgers 6 und der damit verbundenen Spindelmutter 3 abgebremst_β Gleichzeitig verzögern sich die Drehbewegungen der Spindel 2 und des Schwungrades 4 sowie der Splndelmutter 3 bis zum Stillstand, wobei die gespeicherte Rotationsenergie über das Spindelgetriebe in franslatlonsenergle umgesetzt wird, und als Yerforoungsarbelt auf das Werkstück wirkt _o Da die Drehimpulse der Spindel 2 und des Schwungrades 4 einerseits und der Spindel 3 andererseits gleich groß aber entgegengesetzt gerlohtet sind, tritt bei der Verzögerung der Drehbewegungen kein resultierender Drehstoß auf. Die bei der Verzögerung auftretenden Drehmomente wirken ausschließlich auf dae Gewinde der Spindel 2 zbw. der Spindeloutter 3 und können nicht auf das Gehäuse 1 Übertragen werden, da sowohl die Spindel 2 als auch die Splndelanttter 3 frei drehbar gelagert sind.

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ORIGINAL

ZtDii Zwecke dee Zurüokfahrens des Kolbens 11, des Oberwerkzeugträgers 6 und der Spindelmutter 3 In ihre Ausgangslage wird die nach unten weisende Ringfläche des Solbens 11 über die Druckluftleitung 15 mit Druckluft beaufschlagt. Während des Zurückfahrens des Kolbens 11 in seine Ausgangslage wird der oberhalb des Kolbens 11 befindliche Druokraum durch Umsteuern des Steuerventiles 14 mit der Atmosphäre verbunden. Die nach unten weisende Ringfläche des Kolbens 11 kann auch über die Druckmittelleitung 15 permanent mit Druckluft beaufschlagt bleiben, so daß die in dem Ringraum zwischen der Gehäusewandung und dem Oberwerkzeugträger 6 befindliche Druckluft die Wirkung einer Rückstellfeder hat«,

Bei der in Pig. 2 dargestellten Ausführungsform der Spindelpresse sind die Spindel 22 und die Spindelmutter

25 in einem zyllnderförmigen Gehäuse 21 angeordnet. Die an ihrem oberen Ende mit einer Schwungscheibe 24 versehene Spindel 22 ist in dem Gehäuse 21 in axialer Richtung verschiebbar und an ihrem unteren Ende über ein zug- und druckfestes Lager 25 mit dem Oberwerkzeugträger

26 verbunden, der »einerseits in einer Gleitführung 27 längs verschiebbar ist, die am unteren Ende des Gehäuses 21 vorgesehen ist» Ähnlich wie bei dem anhand der Pig. beschriebenen Aueführungsbeispiel 1st der Oberwerkzeugträger 26 durch Gleitfedern 28 und Hüten 29 gegen Drehbewegungen am Gehäuse 21 gesichert.

Oberhalb der Schwungscheibe 24 ist an der Spindel 22 ein weiteres zug- und druckfesteο lager 30 vorgesehen, Über das die Spindel 22 mit der Kolbenstange 31 eines Kolbens 32 verbunden ist, der im oberen ola_/ Druckmittelssylinder

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dienenden Abschnitt 33 des sylinderförmigen Gehäuses 21 längs geführt ist.

Oberhalb des Gehäuses 21 ist wiederum ein Druckmittel— speicherraum 34 angeordnet» der sit den Druckraum oberhalb des Kolbens 32 über ein Steuerventil 35 in Verbindung steht.

An den Ringraum unterhalb des Kolbens 32 ist eine Druckluftleitung 36 angeschlossen» über die der Solben 32 zum Zwecke des Zurückfahrens beaufschlagt werden kann.,

Sie Spindel 22 1st sowohl in dem Lager 25 als auch in dem Lager frei drehbar gelagert und kann aufgrund der zug- und druckfest en Lagerung zusammen iait dem Kolben 32 und dem Oberwerkzeugträger 26 innerhalb des Gehäuses 21 Bewegungen in axialer Richtung ausführen_t Die Spindelsnitter 23 dagegen ist in einer Lagerungsrorrichtung 37 in axialer Hlohtung unbeweglich, jedoch frei drehbar gelagert.

Durch eine entsprechende Betätigung ä®m Steaerreatilas 35 wird der Kolben 32 mit Druckluft beaufschlagt» Hierdurch wird der Kolben 52 hexabgeärüekfi ässiS v@ss©lil©lt ä®·= bei die Spindel 22 und den Obersreaefeseagts^er 26 s©laags in axialer Richtung« bis das Obeswerksetig ma£ de© Werfe«=·

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Btück auftrifft. Infolge der in axialer Richtung erfolgenden Relatiwerechiebung zwischen der Spindel 22 und der Spindelmutter 23 werden durch das auf der Spindel 22 befindliche Gewinde sowohl die Spindel 22 mit der daran befindlichen Schwungscheibe 24 als auch die Spindelmutter 23 in Drehbewegung versetzt, und zwar auch hier wieder in entgegengesetzten Drehrichtungen. Ebenso wie schon anhand der Pig· 1 beschrieben, wird auch hierbei Rotationsenergie gespeichert, die beim Auftreffen des Oberwerkzeuges auf dem Werkstück durch Verzögerung der Drehbewegung in Translationeenergie umgesetzt wird· Die Kompensation des DrehetoSes bei der Verzögerung der Drehbewegung erfolgt hier ebenso, wie bereits anhand der Pig. 1 beschrieben.

Zum Zurückfahren der längs verschiebbaren Seile wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Kolben 32 über die Druokluftleitung 36 von unten mit Druckluft beaufschlagt, wobei der Druckraum oberhalb des Kolbens 32 über das Steuerventil 35 mit der Atmosphäre verbunden wird.

Am äußeren Umfang des zylinderformigen Gehäuses 1 (in Pig. 1) bzwο 21 (in Pig. 2) sind außerdem noch / Konsolen 40 bzw« 50 angeordnet, Über die das Preesenoberteil mit dem Pressenunterteil 60 verbunden werden kann, auf dem das Unterwerkzeug angeordnet ist.

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Claims

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Patent an s ρ r tt e h e:

/1. !Spindelpresse, deren Spindel und Spindelmutter in ^— axialer Richtung gegeneinander relativ verschiebbar sind, wobei entweder die Spindel oder die Spindelmutter in axialer Richtung unbeweglich gelagert sind, während die in axialer Richtung bewegliche Spindelmutter bzw. Spindel mit einem in axialer Richtung geführten Oberwerkzeugträger verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Spindel (2»22) als auch die Spindelmutter (3,23) drehbar gelagert sind*
2. Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Spindel (2, 22) oder die Spindelmutter (3» 23) * durch eine in axialer Richtung wirkende Kraft beaufschlagbar sind»
3· Spindelpresse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Spindel (2,22) oder die Spindelmutter (3, 23) mit dem in axialer Richtung beweglichen Kolben (11,32) eines Druckmittelzylinders (11,12; 32,33 ) verbunden sind.
4. Spindelpresse nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (11,32) beidseitig mit Druckmittel beaufschlagbar ist.
5. Spindelpresse nach Anspruch 1-4_P dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelzylinder (11,12; 32,33) als Druckluftzylinder ausgebildet ist·

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6. Spindelpresse nach Anspruch. 1-5, dadurch ge-. -^kennzeichnet _f daß der Oberwerkzeugträger (6) gleichzeitig als Kolben (11) ausgebildet ist und dichtend in einem als Druckmittelzylinder (11,12) dienenden Teil (12) des zylinderförmigen Gehäuses (1) der Spindelpresse längsverschiebbar ist.

7ο Spindelpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet y daß das zylinderförmige Ge« häuse (1,21) am äußeren Umfang mit Koneolen (40,50) versehen ist, die zur Verbindung mit dem Unterwerkzeugträ« ger (60) dienen·

8» Spindelpresse nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet , daß die Spindelmutter (3) innerhalb des kolbenförmig ausgebildeten oberen Abschnittes des Oberwerkzeugträgers (6) angeordnet ist, der außerdem über einen Teil seiner Länge mit einer axial verlaufenden Bohrung versehen ist, die zur Aufnahme der in axialer Richtung unbeweglich gelagerten Spindel (2) dient.

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